- 高中物理振动公式
高中物理振动公式有:
1. 简谐运动的基本公式:$F = -kxI$,其中$F$为回复力,$k$为恢复系数,$x$为位移。
2. 余弦振动公式:描述简谐振动的位移随时间变化的规律,即$x = A\cos(\omega t + \varphi_0)$,其中A为振幅,$\omega = 2\pi f = 2\pi n/T$为圆频率,$\varphi_0$为初始相位。
3. 正弦振动公式:描述简谐振动的速度随时间变化的规律,即$v = v_0\sin(\omega t + \varphi_0)$和$a = a_0\sin(\omega t + \varphi_0)$,其中$v_0$和$a_0$分别为速度和加速度的最大值。
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相关例题:
题目:一个弹簧振子在光滑的水平面上振动,振幅为A,周期为T。求在时间t内振子的位移、速度、加速度和动能的变化。
解答:
1. 设振子质量为m,弹簧的劲度系数为k。在时间t内,振子的位移为:
x = Acos(ωt + φ0)
其中,φ0是初始相位。
2. 根据弹簧振子的运动规律,振子的速度为:
v = x/t = Acos(ωt + φ0) / t
3. 弹簧振子的加速度为:
a = - kx = - kAcos(ωt + φ0)
4. 动能为:
E = 1/2mv² = 1/2m(Acos²(ωt + φ0))
例题应用:
假设一个弹簧振子在t=0时刻开始振动,振幅A=2cm,周期T=4s。求在t=2s时刻振子的位移、速度、加速度和动能。
位移:x = Acos(ωt + φ0) = Acos(4πt) = 2cmcos(4π × 2) = -1cm
速度:v = x/t = -1cm/s
加速度:a = - kx = - kAcos(ωt + φ0) = - k × 2cmcos(4πt) = - 2kN/m
动能:E = 1/2mv² = 1/2 × 2 × (2cm)²cos²(4π × 2) = 4J
因此,在t=2s时刻,振子的位移为-1cm,速度为-1cm/s,加速度为-2kN/m,动能为4J。
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